Desoxyribonukleinsäure, besser bekannt als DNA, ist das Molekül, das genetische Informationen in lebenden Organismen trägt. Es ist ein wesentlicher Bestandteil des genetischen Codes, der die biologischen Prozesse aller Lebensformen antreibt. DNA besteht aus zwei langen Strängen, die eine Doppelhelix bilden, die wie eine gedrehte Leiter aussieht. Diese Struktur wurde erstmals 1953 von James Watson und Frances Crick beschrieben, basierend auf den Arbeiten von Rosalind Franklin und Maurice Wilkins, die entscheidende Röntgenbeugungsbilder von DNA bereitstellten.
DNA besteht aus Nukleotiden, die die grundlegenden Bausteine des Moleküls sind. Jedes Nukleotid besteht aus drei Komponenten: einem Zuckermolekül (Desoxyribose), einer Phosphatgruppe und einer stickstoffhaltigen Base. Die vier Typs stickstoffhaltiger Basen, die in der DNA vorkommen, sind Adenin (A), Thymin (T), Cytosin (C) und Guanin (G). Die Reihenfolge dieser Basen codiert die genetischen Informationen für jedes Organismus.
Die Anordnung der Basen entlang des DNA-Strangs bestimmt die Anweisungen für den Aufbau und die Erhaltung des Körpers eines Organismus, und steuert Prozesse wie Zellwachstum, Zellteilung und Stoffwechsel. Diese Sequenz ist entscheidend für die Merkmale, die von einer Generation zur nächsten vererbt werden, was DNA zu einem grundlegenden Aspekt der Vererbung macht. Bei Menschen teilen wir beispielsweise etwa 99,9 % unserer DNA mit anderen Menschen, was unser gemeinsames genetisches Erbe unterstreicht. Die verbleibenden 0,1 % machen jedoch unsere individuellen Unterschiede in Merkmalen wie Haarfarbe, Augenfarbe und Anfälligkeit für bestimmte Krankheiten aus.
Neben ihrer Rolle bei der Vererbung ist DNA auch verantwortlich für die Produktion von RNA (Ribonukleinsäure), die entscheidend für die Synthese von Proteinen ist. Der Prozess beginnt mit der Transkription, bei der ein Abschnitt der DNA in RNA kopiert wird. Dann kommt die Translation, bei der die RNA als Vorlage zur Herstellung von Proteinen verwendet wird, die wiederum verschiedene Funktionen innerhalb der Zelle erfüllen.
DNA kann sich auch selbst replizieren, was sicherstellt, dass genetische Informationen während der Zellteilung genau übertragen werden. Dieser Replikationsprozess ist grundlegend für Wachstum, Entwicklung und Fortpflanzung und ermöglicht es lebenden Organismen, ihre genetische Kontinuität aufrechtzuerhalten. Fortschritte in der Molekularbiologie und Genetik haben es Wissenschaftlern ermöglicht, DNA im bislang unerreichten Detail zu erforschen, was zu Durchbrüchen in Bereichen wie Medizin, Forensik und Biotechnologie geführt hat. Das Verständnis von DNA gibt nicht nur Aufschluss über die Mechanismen des Lebens, sondern hilft auch bei der Entwicklung von Gentherapien und personalisierter Medizin, was das Gesundheitswesen revolutioniert.